微型實驗設計 P區非金屬元素（鹵素，硫）

邱爽

【摘 要】本文對P區非金屬元素（氯氣，二氧化硫）的制備和性質實驗及鹵素之間單質置換反應實驗進行了微型化設計.微型實驗裝置器材操作簡單，效果顯著，此外又可減少很多藥品，降低污染，是具有減量減廢環保理念的綠色實驗。

【關鍵詞】微型化實驗 氣體

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2016.07.186

前言

微型化學實驗（Microscale Chemical Experiment）是20世紀80年代國際公認能體現綠色化學理念的一種化學實驗的新技術和新方法。其優點是：儀器微型化和試劑用量少，具有污染少，現象明顯，快速，節約，安全等優點。微型實驗的開設對毒性大，藥品貴，耗量大，易燃，易爆，污染嚴重，操作復雜的化學實驗尤為重要，它能杜絕或明顯減少實驗過程中給環境帶來的污染，體現了綠色化學的原則。同時微型化學對學生較好學習化學也有顯著影響。因此，微型化學的開展和大力實施是非常必要的。

本文對無機化學實驗中氯氣，二氧化硫，的制備及性質實驗進行了微型化設計，目的是使這些實驗操作簡單便捷，適合學生操作。

1.實驗部分

1.1儀器與試劑

1.1.1儀器

自由夾，50ml燒杯，青霉素藥劑瓶，10ml注射器，20mL注射器，輸液管和12號注射器針頭，白紙，，直徑為6cm的培養皿，，直徑為9cm的培養皿（作蓋子），滴管，棉紙，250mL錐形瓶，配三孔膠塞，二孔膠塞，，橫口管試管，燒瓶夾，酒精燈，石棉網，火柴，藥匙，玻璃瓶，塑料管，帶有玻璃閥門的導管，單頸燒瓶，微型氣體發生器，微型氣體發生和性質實驗器，微型集氣瓶。

1.1.2主要試劑

1.2實驗裝置

1.3實驗設計

1.3.1氯氣的制備

氯氣的制備（圖1）

①將小培養皿放在白紙上，各種溶液及其用量按圖1所示分別滴加到培養皿中的相應位置。接著在培養皿中央滴加“84消毒液”和稀硫酸（注意滴加的順序和液滴的問題），并立即蓋上大培養皿。

②1min后，可以觀察到培養皿中各種液滴的顏色發生了變化，生成的物質如圖2所示，反應現象如表1所示。

③移走大培養皿，迅速向含鐵離子的液滴中加1滴硫氰酸鉀溶液，向硫酸鈉溶液中滴加1滴鹽酸酸化的氯化鋇溶液，向含碘的液滴中滴加1滴淀粉溶液如圖2所示，各液滴的顏色變化情況如表1所示

④另取2個培養皿（一大一小），按圖4所示用量滴加各種溶液，用大培養皿蓋住1min后重復步驟3。

表1實驗現象

1.3.2二氧化硫的制備及性質 （圖2）

①如圖連接好裝置，在后面的小玻璃中加少許水，并檢驗該裝置的氣密性后待用。

②向左邊玻璃瓶中用藥匙加入適量固體Na2SO3，向右邊玻璃瓶中加適量NaOH溶液；用滴管一次在中間的4個塑料管中滴加紫色石蕊試液、Ba（OH）2溶液、溴水、酸性KMnO4溶液，用量為塑料管的1/3。

③塞緊塑料管的膠塞和玻璃瓶的膠蓋，用注射器制取適量的H2SO4（1：1），扎入裝有固體Na2SO3的玻璃瓶中。

④緩緩推動注射器的活塞，將硫酸擠入玻璃瓶中，注意觀察各塑料管中氣泡的速度以控制硫酸的加入，至各瓶中有明顯現象時停止加入硫酸。

⑤記錄實驗現象，得出實驗結論。

化學方程式：

a： Na2SO3+ H2SO4=Na2SO4+ SO2↑+H2O

b： SO2+ H2O= H2SO3（使紫色石蕊試液變紅）

c： SO2+ Ba（OH）2=BaSO3↓+H2O

〔SO2+ H2O + BaSO3 = Ba（HSO3）2〕

d： SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr

e： 5SO2+2KMnO4 +2H2O=K2SO4 +2MnSO4 +2H2SO4

f： SO2 +2NaOH= Na2SO3 + H2O

2.結果與討論

2.1氯氣的制備

采用微型實驗裝置制備氯氣，其優點是：藥品用量小，尾氣排放少，實驗現象明顯，簡單省時，易為學生接納。微型實驗裝置最大優點是：①氯氣自發彌散取代了將反應物混合，而且立即能觀察到實驗現象，中學生很快就能掌握這組實驗的操作過程和實驗技術。②以往教師上課要帶上大批的裝置到教室去，弄得不好，還把教師搞得烏煙瘴氣，其結果只能導致學生對化學實驗產生恐懼。

現在有了微型實驗裝置，不但操作簡單，反應條件容易控制，而且現象快速明顯，藥品用量少，大大降低了氯氣對實驗室的污染程度。此外，該實驗所用儀器均為透明的玻璃儀器。教師也可以用投影來演示，以增強實驗效果。

2.2二氧化硫的制備及性質實驗

由于二氧化硫氣體具有刺激性，毒性，易溶于水，無色等特點，導致常規實驗制備二氧化硫具有一定缺點： ①不易觀察，且制備時反應速度極快；②不易控制，易對環境造成污染，影響學生健康。

本套微型實驗裝置改掉以往常規實驗的缺點，具有一下優點：①包括二氧化硫的制備、二氧化硫的多個性質驗證實驗及尾氣處理三大部分，同時還配備有防倒吸裝置，功能齊全且體積小巧；②實驗過程中試劑用量很少，節約藥品；③操作方便，易于控制，有利于學生進行課堂實驗；④生成二氧化硫的氣體少，氣密性好，有尾氣吸收，能保證無環境污染問題。

3.結論

⑴氯氣制取是有毒氣體，因此制備時需注意尾氣吸收。

⑵二氧化硫的化學性質。

①紫色石蕊試液變紅，說明SO2的水溶液呈酸性。

②能使溴水，滴有品紅試液的濾紙逐漸褪色，說明SO2具有漂白性。

③滴有KMnO4溶液的濾紙褪色，說明SO2具有還原性，易被KMnO4氧化。

④SO2與Ba（OH）2反應生成BaSO3說明SO2具有氧化性，易將+4價硫氧化為+6價。

參考文獻

[1]周懷寧主編 微型無機化學實驗.北京：科學出版社 2000

[2]Martin M.F.chino·J.Chem.Educ，2002 （8）：992-993

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